proyecto stellarium
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Mejora de la Realidad Virtual del Software
“Stellarium”
H.H. Cuautla Mor. a 03/06/2011
ÍNDICE
CAPITULO 1
RESUMEN.................................................................................................................................5
INTRODUCCION........................................................................................................................6
MARCO CONTEXTUAL...............................................................................................................7
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.............................................................................................9
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
OBJETIVO GENERAL....................................................................................................10
OBJETIVOS ESPECÍFICOS..............................................................................................10
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA...................................................................................11
BENÉFICOS ECONÓMICOS...........................................................................................11
BENEFICIOS TECNOLÓGICOS........................................................................................11
BENEFICIOS SOCIALES.................................................................................................11
CAPITULO 2
MARCO TEÓRICO....................................................................................................................12
SENSACIONES QUE EL SOFTWARE STELLARIUM NO SATISFACE POR COMPLETO
REALISMO DE OBJETOS...............................................................................................12
UNIVERSO VIVO:.........................................................................................................12
DINAMISMO, PERSPECTIVA:........................................................................................12
INFOGRAFÍA...........................................................................................................................13
REALIDAD AUMENTADA..........................................................................................................14
HARDWARE................................................................................................................15
SOFTWARE.................................................................................................................16
C++........................................................................................................................................17
CAPITULO 3
DESARROLLO..........................................................................................................................20
ENCUESTA A 100 USUARIOS DEL SOFTWARE STELLARIUM........................................................20
FUNCIONAMIENTO DEL SOFTWARE STELLARIUM.....................................................................20
COMPARACIÓN ENTRE NIGHTSHADE Y STELLARIUM................................................................22
MEJORAS EN EL SOFTWARE STELLARIUM.................................................................................24
CALIDAD EN LA VISUALIZACIÓN DE OBJETOS................................................................24
MODELADO Y TEXTURIZADO DE DISEÑO DE LOS CUERPOS CELESTES............................24
ANIMACIÓN DE OBJETOS............................................................................................25
ILUMINACIÓN GLOBAL................................................................................................28
CAPITULO 4
RESULTADOS Y ANÁLISIS..........................................................................................................30
FORMATO DE ENCUESTA.............................................................................................30
RESULTADOS...............................................................................................................32
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.....................................................................................35
CONCLUSIONES......................................................................................................................37
RECOMENDACIONES:..................................................................................................37
ANEXO...................................................................................................................................38
BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................................39
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1.-PANTALLA DE INICIO DEL SOFTWARE STELLARIUM......................................................21
FIGURA 2.-PANTALLA DE INICIO DEL SOFTWARE NIGHTSHADE.....................................................22
FIGURA 3.- PLANETAS MÁS REALISTAS..........................................................................................24
FIGURA 4.- VISTA VIRTUAL 1 DEL PLANETA SATURNO...................................................................25
FIGURA 5.- VISTA VIRTUAL 2 DEL PLANETA SATURNO...................................................................26
FIGURA 6.- VISTA VIRTUAL 3 DEL PLANETA SATURNO...................................................................26
FIGURA 7.- VISTA VIRTUAL 4 DEL PLANETA SATURNO...................................................................27
FIGURA 8.- VISTA VIRTUAL 5 DEL PLANETA SATURNO...................................................................27
FIGURA 9.-TÉCNICAS DE ILUMINACIÓN GLOBAL...........................................................................28
FIGURA 10.- COMPOSICIÓN POR CAPAS.......................................................................................29
FIGURA 11.- EFECTO DE REALISMO Y CALIDAD.............................................................................29
FIGURA 12 FRECUENCIA DE CALIFICACIONES DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE STELLARIUM..................................................................................................................................33
TABLA 1.-PARAMETROS PARA ESTUDIAR EL SOFTWARE STELLARIUM...........................................20
TABLA 2.- COMPARACIÓN ENTRE NIGHTSHADE Y STELLARIUM....................................................23
TABLA 3 –FRECUENCIAS DE CALIFICACIONES DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE STELLARIUM..................................................................................................................................32
5
Capítulo 1
RESUMEN
¿Quién no ha querido experimentar la sensación de estar en un determinado
ambiente, sin tener que estar físicamente dentro de él? Actualmente esta
sensación se puede experimentar a través de la realidad virtual, el cual es un
sistema que, tiene la capacidad de estimular y engañar los sentidos a los que se
dirige.
El software “Stellarium”, es un programa que hace uso de la realidad
virtual, que brinda una interfaz que genera un universo virtual en la
computadora.
El programa no ha recibido mejoras en este aspecto, la presente
investigación que lleva por nombre “Mejora de la realidad virtual del software
Stellarium”, trata de mejorar el desempeño de este programa, con el fin de que
el usuario logre experimentar la sensación de que el ambiente que esta frente a
él es real.
La investigación analiza el funcionamiento del software y mediante una
serie de encuestas a los usuarios que ocupan este programa, se tiene un
enfoque sobre las características específicas con las que debe contar el software
para satisfacer las expectativas del usuario.
6
Capítulo 1
INTRODUCCIÓN
El siguiente documento está compuesto por 28 páginas, y se integra de los
siguientes capítulos:
El capítulo 1, corresponde al resumen, la introducción, el marco
contextual, el planteamiento del problema, objetivos de la investigación, y
justificación de la investigación. En este capítulo se muestra al lector una idea
general del proyecto, se describe el escenario al que se refiere el tema, se
mencionan de forma breve los antecedentes del tema de investigación, se
presenta la definición del problema y los objetivos tanto generales como
específicos de la investigación, además de los beneficios de la investigación.
El capítulo 2 está integrado por el marco teórico en esta sección se
encontrara la literatura que es útil para comenzar con el desarrollo de la
investigación. Contiene los temas básicos que dan una idea de cómo mejorar la
problemática planteada anteriormente.
El capítulo 3 contiene el desarrollo de la investigación. En este capítulo se
describe como se llevan a cabo los procesos para mejorar el problema. Se
elaboró una encuesta entre los usuarios del software, se documentó el
funcionamiento del software, se hizo una comparativa con otro software, y se
describieron las mejorar realizadas en el software.
El capítulo 4 está conformado por los resultados, análisis y las
conclusiones. Se muestran los resultados a los que se llegó después del
desarrollo, mediante una tabla de frecuencias y una gráfica de barras, se
analizaron los resultados para finalizar con la conclusión de la investigación.
7
Capítulo 1
MARCO CONTEXTUAL
Pimentel y Texeira señalan que la realidad virtual es un nuevo camino para
explotar la realidad. Una extensión de los sentidos mediante la cual podemos
aprender o hacer algo con la realidad que no podíamos hacer antes. Una técnica
que permite percibir ideas abstractas y procesos para los cuales no existen
modelos físicos o representaciones previas.
Se sabe entonces que la realidad virtual, es eso exactamente “una
realidad no real”, un sistema que está diseñado para hacer sentir como si se
estuviese en un sueño, donde se puede hacer lo que el sistema permita, pero de
una forma tal real que se podría perder en ese ámbito imaginario.
El primer sistema que marca el inicio de la realidad virtual, es el Link Flight
Trainer, un simulador de vuelo basado en sistema neumático para simular los
movimientos y entrenar a los pilotos, creado en 1930.
El concepto de realidad virtual surgió en 1965, cuando en su artículo,
titulado “The ultimate display”, Ivan Sutherland dice que “La pantalla es una
ventana a través de la cual uno ve un mundo virtual. El desafío es hacer que ese
mundo se vea real, actúe real, suene real, se sienta real”. En 1966 crearía, el
primer casco visor de realidad virtual utilizando tubos de rayos catódicos (uno
para cada ojo) y de un sistema mecánico de seguimiento. Posteriormente en
1968 junto con David Evans crearán el primer generador de escenarios con
imágenes tridimensionales, datos almacenados y aceleradores.
En 2003, se crea el famoso mundo virtual en 3D "Second Life" donde por
medio de un programa pc, los usuarios o residentes, pueden moverse por él,
8
Capítulo 1
relacionarse, modificar su entorno y participar en su economía.
9
Capítulo 1
En 2004, Google compra Earthview, un programa desarrollado en 2001,
para crear el Google Earth, una representación del mundo que combina la
potencia de las búsquedas de Google con imágenes de satélites, mapas,
terrenos y edificios 3D.
En 2005, se anuncia el lanzamiento de WII de la empresa Nintendo, (con
el nombre en clave de "Revolution") la videoconsola que nace con la idea de
conseguir una interacción antes nunca experimentada en una videoconsola
entre el jugador y el videojuego. Así como "Virtual Boy" fue un fracaso, WII a día
de hoy ha sido un éxito rotundo.
El software “Stellarium”, fue iniciado como proyecto por Fabien Chéreau
en el año de 2001 y su primera versión estable del software se lanzó el 22 de
Noviembre de 2004. Precisamente este software, hace uso de la realidad virtual,
ya que brinda una interfaz que genera un universo virtual en la computadora.
Esta interfaz, desde el lanzamiento de su primer versión “Stellarium 0.9.0”
lanzada en 2004, hasta su última versión estable “Stellarium .10.6.1” lanzada en
Diciembre de 2010, no logra provocar la sensación de estar realmente
interactuando con el universo. El software no ha recibido mejoras en este
aspecto, por lo que se propuso la investigación de la realidad virtual para
mejorar el desempeño del software y todos los tipos de software que
implementen la realidad virtual, con el fin de que el usuario logre experimentar la
sensación de que el ambiente que esta frente a él es real.
10
Capítulo 1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El software “Stellarium” brinda una interfaz de realidad virtual, esta interfaz
no logra provocar la sensación de estar realmente interactuando con el
universo.
11
Capítulo 1
OBJETIVO GENERAL
Mejorar los métodos para generar realidad virtual empleados en software como
“Stellarium”
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Mejorar la realidad del universo virtual generado por el software.
Eliminar la incorporación de imágenes para visualizar algunos objetos
como nebulosas y galaxias.
Mejorar la velocidad de navegación a través de la realidad virtual
generada.
Lograr que el software sea más liviano.
Mostrar la mayor cantidad de objetos existentes descubiertos en el
universo.
Mejorar el buscador incorporado de objetos.
12
Capítulo 1
JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
Con la mejora del software Stellarium, se obtendrían los siguientes beneficios.
Benéficos económicos.
Las instituciones de educación no tendrán que gastar en material
adicional, para enseñar a sus alumnos los temas referentes al universo.
Los estudiantes no tendrán que gastar en material, como un telescopio,
para estudiar astronomía.
Las personas que vivan en ciudades no tendrán que gastar recursos
económicos para ir a zonas con menos contaminación lumínica.
Beneficios tecnológicos
El software pretende aportar un avance en los métodos que se utilizan
para generar una realidad virtual. El software pretende proporcionar una
nueva herramienta que podrá ser utilizada para visualizar el universo en
planetarios
Beneficios sociales
El público en general podrá tener acceso al software para aprender más
acerca del universo. Las personas se podrán adentrar más en el mundo
de la astronomía.
13
Capítulo 2
MARCO TEÓRICO
Sensaciones que el software Stellarium no satisface por completo.
Realismo de objetos
El usuario experimenta la sensación de que el objeto que esta frente a él es real,
debido al nivel de detalle de sus características como: color, textura, forma y
ambiente.
Universo vivo:
El software “Stellarium” brinda al usuario la sensación de estar observando un
universo vivo en tiempo real, el usuario puede ver en vivo eventos astronómicos,
por ejemplo: colisiones entre asteroides, erupciones solares, eclipses o el
movimiento de los objetos en el universo.
Dinamismo, perspectiva:
El usuario tiene la capacidad de desplazarse en el universo dejando de estar en
un punto fijo y ver el universo desde cualquier punto de vista como si estuviese
volando a través de él.
14
Capítulo 2
Infografía
El campo de la informática que se ocupa de la creación y el manejo de imágenes
digitales se denominan infografía. La infografía cubre varias áreas de
conocimiento, incluyendo no sólo la representación de elementos gráficos (texto,
imagen o video) sino también sus transformaciones (rotación, traslación, zoom,
etc.), por medio de algoritmos.
Más específicamente suele hacer referencia a la creación de imágenes
que tratan de imitar el mundo tridimensional mediante el cálculo del
comportamiento de la luz, los volúmenes, la atmósfera, las sombras, las
texturas, la cámara, el movimiento, etc.
Estas técnicas basadas en complejos cálculos matemáticos, pueden tratar
de conseguir imágenes reales o no, en cuyo caso se habla de fotorrealismo.1
El fotorrealismo es la cualidad de una imagen generada por computadora
que trata de imitar las imágenes generadas por cámaras fotográficas mediante
complejos cálculos y algoritmos matemáticos que simulan los efectos/defectos
que la luz (halos, destellos) las sombras (coloreado de sombras, difusión), las
texturas (aspereza, brillo, reflejos, refracción) y la radiosidad (coloreado de la luz
ambiente) producen en las imágenes resultantes.
1 http://es.wikipedia.org/wiki/Fotorrealismo
15
Capítulo 2
Los principales algoritmos que se utilizan hoy en día son dos, basados en
distintos métodos:
Raytracing (trazado de rayos): Se basa en el muestreo de puntos,
utilizando métodos estadísticos como los métodos de Montecarlo y Cuasi
Montecarlo.
Radiosidad: Utiliza métodos numéricos para aproximar en sucesivas
iteraciones el cálculo de la radiancia en las superficies de la escena.2
Realidad aumentada
La realidad aumentada (RA) es el término que se usa para definir una visión
directa o indirecta de un entorno físico del mundo real, cuyos elementos se
combinan con elementos virtuales para la creación de una realidad mixta a
tiempo real. Consiste en un conjunto de dispositivos que añaden información
virtual a la información física ya existente, es decir, añadir una parte sintética
virtual a lo real. Esta es la principal diferencia con la realidad virtual, puesto que
no sustituye la realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al
mundo real.
Con la ayuda de la tecnología (por ejemplo, añadiendo la visión por
computador y reconocimiento de objetos) la información sobre el mundo real
alrededor del usuario se convierte en interactiva y digital. La información artificial
sobre el medio ambiente y los objetos pueden ser almacenados y recuperados
como una capa de información en la parte superior de la visión del mundo real.
La realidad aumentada de investigación explora la aplicación de imágenes
2 http://es.thefreedictionary.com/escena
16
Capítulo 2
generadas por ordenador en tiempo real a secuencias de video como una forma
de ampliar el mundo real. La investigación incluye el uso de pantallas colocadas
en la cabeza, un display virtual colocado en la retina para mejorar la
visualización, y la construcción de ambientes controlados a partir sensores y
actuadores.3
Hardware
Los dispositivos de Realidad aumentada normalmente constan de un "headset" y
un sistema de display para mostrar al usuario la información virtual que se añade
a la real. El "headset" lleva incorporado sistemas de GPS, necesarios para poder
localizar con precisión la situación del usuario.
Los dos principales sistemas de "displays" empleados son la pantalla
óptica transparente (Optical See-through Display) y la pantalla de mezcla de
imágenes (Video-mixed Display). Tanto uno como el otro usan imágenes
virtuales que se muestran al usuario, mezcladas con la realidad o bien
proyectadas directamente en la pantalla.
Los Sistemas de realidad aumentada modernos utilizan una o más de las
siguientes tecnologías: cámaras digitales, sensores ópticos, acelerómetros,
GPS, giroscopios, brújulas de estado sólido, RFID, etc. El Hardware de
procesamiento de sonido podría ser incluido en los sistemas de realidad
aumentada. Los Sistemas de cámaras basadas en Realidad Aumentada
requieren de una unidad CPU potente y gran cantidad de memoria RAM para
procesar imágenes de dichas cámaras.
3 http://es.wikipedia.org/wiki/Actuador
17
Capítulo 2
Software
Para fusiones coherentes de imágenes del mundo real, obtenidas con cámara, e
imágenes virtuales en 3D, las imágenes virtuales deben atribuirse a lugares del
mundo real. Ese mundo real debe ser situado, a partir de imágenes de la
cámara, en un sistema de coordenadas. Dicho proceso se denomina registro de
imágenes. Este proceso usa diferentes métodos de visión por ordenador, en su
mayoría relacionados con el seguimiento de vídeo. Muchos métodos de visión
por ordenador de realidad aumentada se heredan de forma similar de los
métodos de edometría visual.
Por lo general los métodos constan de dos partes. En la primera etapa se
puede utilizar la detección de esquinas, la detección de Blob, la detección de
bordes, de umbral y los métodos de procesado de imágenes. En la segunda
etapa el sistema de coordenadas del mundo real es restaurado a partir de los
datos obtenidos en la primera etapa. Algunos métodos asumen los objetos
conocidos con la geometría 3D (o marcadores fiduciarios) presentes en la
escena y hacen uso de esos datos. En algunos de esos casos, toda la estructura
de la escena 3D debe ser calculada de antemano. Si no hay ningún supuesto
acerca de la geometría 3D se estructura a partir de los métodos de movimiento.
Los métodos utilizados en la segunda etapa incluyen geometría
proyectiva (epipolar), paquete de ajuste, la representación de la rotación con el
mapa exponencial, filtro de Kalman y filtros de partículas.4
4 http://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula
18
Capítulo 2
C++
C++ es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por
Bjarne Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje
de programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos.
En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el
C++ es un lenguaje híbrido.
Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que
se sumó a los otros dos paradigmas que ya estaban admitidos (programación
estructurada y la programación orientada a objetos). Por esto se suele decir que
el C++ es un lenguaje de programación multiparadigma.5
Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han
adherido la mayoría de los fabricantes de compiladores más modernos. Existen
también algunos intérpretes, tales como ROOT.
Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores
(sobrecarga de operadores), y de poder crear nuevos tipos que se comporten
como tipos fundamentales.
El nombre C++ fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el
lenguaje fue utilizado por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se
había usado el nombre "C con clases". En C++, la expresión "C++" significa
"incremento de C" y se refiere a que C++ es una extensión de C.
5 http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_programaci%C3%B3n_multiparadigma
19
Capítulo 2
A continuación se cita un programa de ejemplo Hola mundo escrito en C++:
#include <iostream>
int main()
{
cout << "Hola mundo" << endl;
return 0;
}
Al usar la directiva #include estamos diciéndole al compilador que busque
e intérprete todos los elementos definidos en el archivo que acompaña la
directiva (en este caso, iostream). Para evitar sobrescribir los elementos ya
definidos al ponerles igual nombre, se creó algo llamado espacios de nombres o
namespace en el singular del inglés. En este caso hay un espacio de nombres
llamado std, que es donde se incluyen las definiciones de todas las funciones y
clases que conforman la librería estándar de C++. Entre muchos otros elementos
se encuentra el objeto cout, que representa el flujo de salida estándar
(típicamente la pantalla o una ventana de texto), y todo esto es exactamente lo
que decimos al añadir la sentencia using namespace std.
La definición de funciones es igual que en C, salvo por la característica de
que si main no va a recoger argumentos, no tenemos por qué ponérselos, a
diferencia de C, donde había que ponerlos explícitamente, aunque no se fueran
a usar. Queda solo comentar que el símbolo << se conoce como operador de
inserción, y grosso modo está enviando a cout lo que queremos mostrar por
pantalla para que lo pinte, en este caso la cadena "¡Hola mundo!”. El mismo
operador << se puede usar varias veces en la misma sentencia, de forma que
20
Capítulo 2
gracias a esta característica podemos poner un carácter endl al final, que es el
equivalente del \n en C o \n\r, según el sistema en que se esté programando.
Para los usuarios de Windows que no conocen la consola, para poder ver
el Hola mundo agreguen la línea siguiente; ya que en caso contrario el programa
finalizará y la ventana que se ha creado de forma automática se cerrará y no
veremos el mensaje.
system("PAUSE");
antes del
return 0;3
Tipos de datos
C++ tiene los siguientes tipos de datos fundamentales:
Caracteres: char (también es un entero), wchar_t
Enteros: short int, int, long int, long long int
Números en coma flotante: float, double, long double
Booleanos: bool
Vacío: void
El modificador unsigned se puede aplicar a enteros para obtener números sin
signo (por omisión los enteros contienen signo), con lo que se consigue un rango
mayor de números naturales.
21
Capítulo 3
DESARROLLO
Encuesta a 100 usuarios del software Stellarium.
Lo primero que se realiza en esta investigación es una encuesta a 100 usuarios,
la población de muestra comprende estudiantes y profesores que utilizan el
programa Stellarium. Los parámetros que se utilizan para estudiar el software
son los siguientes:
Características
Usabilidad.
Estabilidad
Instalación
Funcionalidad
Apariencia
Tabla 1.-Parametros para estudiar el software Stellarium.
Funcionamiento del software Stellarium
El software Stellarium opera simulando en la pantalla la vista esférica del cielo
(en todas las direcciones, incluso "bajo el suelo"). La vista se desarrolla en forma
tridimensional, ajustada a una forma "visual" o a una forma "binocular" ("fisheye
projection").El programa tiene la opción de tomar la latitud y longitud de cualquier
ubicación geográfica, con lo que es posible observar el cielo en distintas partes
del mundo. La visualización se lleva en tiempo real, o en un tiempo de velocidad
ajustable hacia adelante y hacia atrás en el tiempo, con lo que es posible
22
Capítulo 3
"observar" el cielo en cualquier momento y lugar en la Tierra.
Para una visualización más realista, permite simular el efecto de la
atmósfera, el cual resulta en una iluminación de la luz de las estrellas de noche,
y en el brillo y tono azul que cubre el cielo de día.
Stellarium permite simular una "vista de mundo real" la cual incluye un
efecto de suelo con paisajes (de ciudad, bosque u otros modelos), tamaño y
brillo aparente de los cuerpos celestes (en particular el Sol), efecto de neblina, y
otros.
Otras opciones incluyen: una visualización de carácter "artístico" con
diseños de las constelaciones; plano ecuatorial/azimutal para seguir el
movimiento de los cuerpos celestes; y compatibilidad con catálogos de cuerpos
celestes como cometas y nebulosas. El sitio web recomienda una proyección en
ambientes oscuros para obtener un mejor realismo. El programa incluye la
opción de ponerlo en modo nocturno modificando los colores para adecuarse a
la vista en estas situaciones.
Figura 1.-Pantalla de inicio del software Stellarium.
23
Capítulo 3
Comparación entre Nightshade y Stellarium.
Nightshade es un programa de simulación y visualización de código abierto para
astronomía, basado en Stellarium, pero diseñado para planetarios y uso
educativo.
Figura 2.-Pantalla de inicio del software Nightshade.
24
Capítulo 3
Nightshade Stellarium
Ofrece una interfaz difícil de manejar
para el usuario.
Su interfaz es más amigable con el
usuario, permitiéndole navegar por el
universo libremente.
La visualización se enfoca a un solo
punto en el espacio.
Ofrece una visualización panorámica
que cubre mayor extensión del
universo.
La calidad y resolución de las
imágenes es pésima, se logran ver
los pixeles.
La calidad y resolución de las
imágenes es buena, logrando una
sensación de realidad en los objetos.
La simulación del movimiento de los
objetos no es del todo natural por lo
que no logra dar la sensación de
realidad.
El dinamismo con el que cuenta el
universo logra ser percibido por el
usuario a través del monitor.
Ofrece poca información sobre los
objetos del universo.
Ofrece variedad de información sobre
un objeto específico del universo.
No ofrece la opción de salir de
pantalla completa
Ofrece la opción modo en ventana y
pantalla completa
Es pesado Es liviano
Tabla 2.- Comparación entre Nightshade y Stellarium.
25
Capítulo 3
Mejoras en el software Stellarium.
Calidad en la visualización de objetos
Se aplican las diferentes técnicas de infografía para generar todos los objetos
mostrados en pantalla mediante algoritmos computacionales, aplicados a C++.
Modelado y texturizado de diseño de los cuerpos celestes
Teniendo la estructura real del objeto, se interpreta esta estructura y se crean
diferentes vistas virtuales exteriores, tomando en cuenta indicaciones como los
elementos y colores que conforman al objeto. Creando secciones isométricas de
las texturas del objeto que se desarrolla. Consiguiendo el mayor realismo
posible.
Aplicando estas técnicas de infografía se obtienen objetos como planetas
más realistas como el que muestra la figura siguiente.
Figura 3.- Planetas más realistas.
26
Capítulo 3
Animación de objetos
Aplicando técnicas de animación de infografía en 3d, se toman las vistas
virtuales para generar efectos especiales incluyendo simulaciones físicas y
efectos para generar cambios en las propiedades de los objetos sobre el tiempo.
Se crean cámaras virtuales en movimiento para animar las diferentes
perspectivas de visualización y usar diversos controles de mouse y teclado para
efectuar recorridos alrededor del objeto que se está observando
Figura 4.- Vista virtual 1 del planeta Saturno.
27
Capítulo 3
Figura 5.- Vista virtual 2 del planeta Saturno.
Figura 6.- Vista virtual 3 del planeta Saturno.
28
Capítulo 3
Figura 7.- Vista virtual 4 del planeta Saturno.
Figura 8.- Vista virtual 5 del planeta Saturno.
29
Capítulo 3
Iluminación Global
Se amplía de forma significativa la calidad del resultado grafico en el trabajo 3d.
Mediante la aplicación de técnicas de iluminación global, hdri y composición por
capas. Simulando el comportamiento de la luz, reflexión especular y difusa,
óptica y el espectro de luz visible se consiguen resultados de alto impacto visual,
realismo y calidad.
Figura 9.-Técnicas de iluminación global.
30
Capítulo 3
Figura 10.- Composición por capas.
Figura 11.- Efecto de realismo y calidad.
31
Capítulo 4
RESULTADOS Y ANÁLISIS
Formato de encuesta
Mejora de la realidad virtual del software “Stellarium”
Del 5 al 10, que calificación le darías al software Stellarium de acuerdo a las
siguientes características y por qué le das esa calificación a cada una de ellas:
Características Pregunta central Calificación ¿Por qué?
Usabilidad. ¿El software es fácil
de usar y de
aprender?
Estabilidad ¿Puede mantener el
nivel de rendimiento,
bajo ciertas
condiciones y por
cierto tiempo?
Instalación ¿El software es fácil
de instalar?
Funcionalidad ¿Las funciones y
propiedades
satisfacen las
necesidades del
32
Capítulo 4
usuario?
Apariencia ¿La interfaz grafica
del software es
amigable con el
usuario?
En tu opinión,:
¿Necesita alguna mejora este software?
¿Qué aspecto mejorarías?
33
Capítulo 4
Resultados.
La muestra (encuesta) que se llevó a cabo con 100 de los usuarios del
programa, arrojo los siguientes resultados.
Característica Calificación
5 6 7 8 9 10
Usabilidad 0 0 27 23 20 30
Estabilidad 0 9 0 0 76 15
Instalación 0 10 0 12 22 60
Funcionabilidad 10 0 15 17 18 40
Apariencia 0 0 18 0 22 60
Tabla 3 –Frecuencias de calificaciones de las características del Software
Stellarium
La tabla nos muestra la frecuencia de calificaciones que los usuarios
dieron a cada característica del software Stellarium.
34
Capítulo 4
A continuación se hizo una gráfica de barras para visualizar mejor los resultados
5 6 7 8 9 10Calificación
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Frecuencias de calificaciones de las carac-terística del software "Stellarium".
UsabilidadEstabilidadInstalaciónFuncionabilidadApariencia
Figura 12 Frecuencia de calificaciones de las características del software
Stellarium
Como se puede apreciar el 30 % de los usuarios dicen que el software es fácil
de usar y de aprender, el otro 60% dieron una calificación entre 7 y 9, y la
mayoría de ellos comentaron que es muy fácil perderse dentro de la interfaz,
algunas instrucciones son largas y tediosas.
En cuanto a la estabilidad, el 91% de los usuarios calificaron al software
como estable, el otro 9% dieron una calificación de 6, comentaron que ralentiza
en cierto grado el sistema.
En el aspecto de instalación, el 60 % de los usuarios dijeron que la
instalación es fácil, rápida y sencilla, el40% comentaron haber tenido conflictos
al instalar el software, problemas con compatibilidad, instalación tardada, y al
35
Capítulo 4
finalizar la instalación tuvieron que reiniciar el equipo.
El 40 % de los usuarios calificaron con 10 al software en cuanto a
funcionabilidad, el otro 60 % argumentaron varios aspectos que podrían
mejorarse como:
No se aprecian del todo los objetos
El software no cuenta con sonido de ambientación.
Falta que el software implemente las trayectorias de los objetos
La base de datos está incompleta
Falta mejorar las simulaciones de los objetos
No hay buena resolución y calidad de imagen en los objetos
Falta realismo
Algunas configuraciones son tediosas
Falta mejorar el sistema de navegación y visualización
En cuanto a la apariencia del software, el 60% de los usuarios menciono
que la interfaz es amigable con el usuario, el otro 40% le dio una calificación de
7 y 9, argumentando que la interfaz podría ser mejorada en cuanto al tamaño de
las letras y el color de estas.
36
Capítulo 4
Análisis de los resultados
Lo arrojado por los resultados de la presente investigación refleja que hay varias
partes del software Stellarium que se deben mejorar para darle al usuario una
estancia agradable dentro del sistema.
Con respecto a las características del software que evalúa la prueba
aplicada, las características de la muestra evidenciaron problemas. Los mismos
se desglosan de la siguiente forma:
Usabilidad: Es muy fácil perderse dentro de la interfaz, algunas
instrucciones son largas y tediosas.
Estabilidad: Ralentiza en cierto grado el sistema.
Instalación: Conflictos al instalar el software, problemas con
compatibilidad, instalación tardada, y al finalizar la instalación se tiene que
reiniciar el equipo.
Funcionabilidad: No se aprecian del todo los objetos, el software no
cuenta con sonido de ambientación, falta que el software implemente las
trayectorias de los objetos, la base de datos está incompleta, falta mejorar las
simulaciones de los objetos, no hay buena resolución y calidad de imagen en los
objetos, falta realismo, algunas configuraciones son tediosas, falta mejorar el
sistema de navegación y visualización
Apariencia: La interfaz podría ser mejorada en cuanto al tamaño de las
letras y el color de estas.
El análisis del funcionamiento del software también reflejo que carece de
métodos para generar una interfaz que sea real para el usuario.
37
Capítulo 4
Gracias a este análisis y la muestra que se realizó, se lograron integrar
ciertas técnicas para lograr los objetivos específicos de la investigación
La infografía redujo significativamente el problema que tenían las
imágenes, logro restaurar a un 100% la resolución y calidad de los objetos.
También ayudo a desarrollar los efectos especiales de los objetos, creando
simulaciones para recrear eventos astronómicos, y de esa forma dar más
realismo a la aplicación.
Referente a la realidad aumentada permitió hacer una estructura del
objeto más real, con las vistas reales y virtuales que ya se tenían de dicho
objeto, mejorando así la realidad del universo generada por el software.
Con este proceso que se llevó a cabo se pueden mejorar
significativamente estos tipos de software, para que cuenten con la mayor
funcionabilidad posible y puedan ser útiles en el campo de la educación y la
ciencia.
38
Capítulo 4
CONCLUSIONES
Se puede concluir que las fallas reportadas están mal estructuradas desde la
misma programación del software y por lo tanto afectara la funcionalidad que es
la que más nos importa.
El enfoque teórico que guio este estudio hizo énfasis en una serie de
factores que se pueden implementar para corregir o mejorar las fallas en la
funcionalidad del sistema específicamente la realidad virtual.
Los resultados obtenidos pueden señalar que posiblemente un
mantenimiento al software elimine o mejore muchas de las fallas que tiene el
programa.
Recomendaciones
Recomendaciones para futuras investigaciones:
Realizar estudios similares, tomando en cuenta las demás características
del software.
Realizar estudios similares, aplicando la muestra a otra variedad de la
población, por ejemplo a la población infantil, a los astrónomos o a las amas de
casa.
39
Capítulo 4
Anexo
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CUAUTLANombre de la Investigación: Mejora de la Realidad Virtual del Software "Stellarium"Elabora: Cortes Mendoza Ana Karen, López Cabrales Luis AlbertoPeriodo: Fecha de inicio: 01/marzo/2010 Fecha de término: 29/Mayo/2011
Actividad Tiempo
Mes Marzo Abril MayoSeman
a1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Días
01 a 08
08 a 15
15 a 22
22 a 29
01 a 08
08 a 15
15 a 22
22 a29
01 a 08
08 a 15
15 a 22
22 a 29
Investigación del temaP R
Buscar información acerca de la realidad virtual
P R
investigar antecedentes de la realidad virtual
P R
Investigar las características de la realidad virtual
P R
Investigar los componentes de la realidad virtual
P R
Desarrollo del temaP R
Analizar los métodos de creación de la realidad virtual
P
R Buscar fallas en el método de creación de la realidad virtual
P
R Elaborar posibles soluciones en el método de creación de la realidad virtual
P
R
Elaboración de resultadosP R
Redacción de conclusionesP R
Redacción de documentación final
P R
40
Capítulo 4
BitácoraP R
Entrega de Reportes1° Reporte 2° Reporte 3° Reporte
Fecha Responsable
41
Capítulo 4
BIBLIOGRAFÍA
¿Qué es la realidad virtual?, Diego Levis, 1997/2006
http://sabia.tic.udc.es/gc/trabajos%20201011/Realidad%20Virtual/web/historia.h
ml
http://es.wikibooks.org/wiki/Stellarium/Historia
http://es.wikipedia.org/wiki/Realidad_aumentada
http://es.wikipedia.org/wiki/Stellarium
http://www.stellarium.org/wiki/index.php/Stellarium,_una_herramienta_creativa
http://stellarium.softonic.com/opiniones-usuarios
http://isrzone.blogspot.com/2010/09/stellarium-cielo-virtual-para-tu-pc.html
http://www.cursos1000.com/master-en-infoarquitectura-intensivo-c2387.html
http://servidor-opsu.tach.ula.ve/profeso/agu_w/la_infogra.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B
http://mundoastronomia.portalmundos.com/nightshade-un-hermano-para-
stellarium/
http://www.astrodidactico.com/astronomia_online/index.php?
categoria=1&curso=14&capitulo=15